Relazione

VENTILAZIONE NATURALE AD USO INDUSTRIALE
Stabilimento Marcegaglia - Via Bresciani, 16 - 46040 Gazoldo Degli Ippoliti (MN)
2 febbraio 2010
1 - Schema dell’intervento
Obiettivo: riduzione della concentrazione di gas di scarico all’interno del capannone di produzione in corrispondenza
della zona logistica di carico/scarico (corsia 2).
Problema: rilascio di gas di scarico da parte dei camion durante il passaggio e le operazioni di carico/scarico materiale in
corrispondenza della corsia di carico 2, che attraversa in senso trasversale i 20 capannoni.
Soluzione: emissione naturale tramite aperture ogni-tempo (modello Unilab) sulla copertura dei capannoni. Tale sistema,
in virtù del gradiente termico esistente all’interno dell’edifico e corrispondente pressione ascensionale garantisce
mediamente, tramite richiamo di aria fresca alla base, una portata di circa 600.000 m 3/h equivalente a circa 3,2 ricambi
d’aria per ora nel volume interessato, con l’effetto di diluizione richiesto. L’estrattore Unilab è conformato internamente a
labirinto, in modo da poter garantire il passaggio dell’aria in ogni condizione climatica e di vento, evitando la
penetrazione di acqua piovana.
2 - Descrizione della problematica
All’interno dei capannoni produttivi di Marcegaglia – Gazoldo risulta necessario garantire un adeguato ricambio d'aria in
corrispondenza della corsia 2, così come già realizzato nello spazio della corsia 1.
Il calore presente all’interno dei capannoni stratifica spontaneamente secondo un gradiente termico che può essere
utilizzato per ricavare una spinta ascensionale. Nella stagione calda questo effetto diventa più marcato.
La soluzione individuata consiste nello sfruttamento dei moti convettivi verticali dell’aria interna ai fini di un’estrazione
naturale che determini il necessario ricambio con aria fresca proveniente dall’esterno, evitando quindi il ricorso a sistemi
di estrazione forzata dal basso che, oltre a rappresentare un notevole costo di installazione e di esercizio, non
risulterebbero efficaci.
L’estrazione naturale statica viene ottenuta tramite aperture ogni-tempo sul tetto realizzate con prodotti Bovema Unilab 1
che permettono una estrazione continua dell’aria più calda stratificata nella parte superiore del capannone.
L’apporto dell’aria fresca dalla parte bassa del capannone è fornito dalle aperture alla base situate sul perimetro
dell’edificio (inteso come insieme di 20 capannoni), in primo luogo le due aperture di testa della corsia 2. La distanza
media di tali aperture dal volume interessato al ricambio viene tenuta in conto, nei calcoli effettuati, tramite un fattore di
forma inferiore all’unità.
La soluzione individuata quindi si basa su movimenti naturali dell’aria, resi sfruttabili dal particolare disegno del sistema
di estrazione statica, che gli conferisce caratteristiche ogni-tempo. Tale sistema permette infatti l’afflusso dell’aria fresca
in modo uniforme producendo flussi laminari anche nelle parti centrali del capannone.
Gli elementi principali del sistema consistono in :
-
N° 11 elementi di ventilazione naturale da tetto a prova d’acqua, per complessivi 350 m2 circa (superficie
geometrica) e capacità estrattiva media di circa 600.000 m3/h (elementi a colore pieno nella figura seguente,
espulsione dell’aria in direzione verticale in uscita dalla pagina);
-
Volume interessato al ricambio aria: circa 336x45x12.5 = 189.000 m 3, in corrispondenza della corsia 2 (elemento
tratteggiato in figura seguente);
-
Gradiente termico: si assume un valore di circa 0,65 °C/m, mediato su base annuale, sviluppato nella sola direzione
verticale, che richiama aria fresca in direzione orizzontale dalla periferia del volume interessato (frecce in figura
seguente).
3 - Vantaggi della soluzione Unilab
-
Il calore in eccesso viene estratto contribuendo alla mitigazione della temperatura inferiore durante l’estate.
-
L’estrazione naturale dell’aria inquinata avviene senza costi di gestione (energia).
-
L’estrazione naturale si autoregola in funzione delle temperature e dei carichi termici.
4 - Calcolo degli elementi quantitativi
Volume interessato
Lunghezza: la larghezza dei 20 capannoni affiancati = 16,8 x 20 m = 336 m
Larghezza: larghezza media Unilab + 10 m per lato = 45 m
Altezza: l’altezza media dei capannoni = 12,5 m
Volume = 189.000 m3
Estrattori Unilab
Area geometrica totale di uscita: Au = 353 m2
Coefficiente aerodinamico medio: Cvv = 0,25
Area equivalente aerodinamica: AEu = 0,25 x 353 m2 = 88,25 m2
Ingresso di aria fresca
Area geometrica: si ipotizza Ae = Au x 2 = 700 m2
Coefficiente aerodinamico medio: Cvv = 0,65
Area equivalente: AEe = 0,65 x 700 m2 = 455 m2
Stratificazione dell’aria interna
Distanza di salita dell’aria: H = 13 m (da terra ad altezza camino)
Gradiente termico = 0,65 °C/m (medio annuo)
Differenza di temperatura = 8,45 °C
Temperatura esterna = 20 °C (media stagione temperata)
Con le suddette assunzioni si ottengono i seguenti risultati (media annuale):
Velocità dell’aria in uscita: vu = 1,90 m/s
Velocità dell’aria in entrata: ve = 0,37 m/s
Volume di aria movimentato: V = 602.521 m3
Potenza di ventilazione naturale: W = 1824 kW
Ricambi aria per ora = 3,19
Seguono i fogli di calcolo per le situazioni estreme (invernale ed estiva)
Progetto: Marcegaglia SpA- Gazoldo (MN)
Calcolo invernale
Larghezza
45
m
Lunghezza
336
m
15120
m2
12,5
m
189000
m3
Gradiente termico
0,5
°C/
m
Altezza di salita dell'aria
13
m
Differenza di temperatura
6,5
°C
5
°C
Superficie d'ingresso dell'aria
700
m2
Le superfici, sia per l'aria in
ingresso
che per l'aria in uscita, sono corrette
Superficie d'uscita dell'aria
353
m2
dal Coefficiente di forma.
Coefficiente di forma ingresso
0,65
ad
specificare il tipo d'apertura e
l'angolo
d'apertura del battente
Coefficiente di forma uscita
0,25
ad
Velocità dell'aria in uscita
1,71
m/s
Volume orario di ventilazione
541745
m3/h
Velocità dell'aria in ingresso
0,33
m/s
Capacità di ventilazione
1262
kW
Ricambi d'aria ora
2,87
ad
Superficie dell'ambiente
Altezza media
Volume dell'ambiente
Gradiente termico
Temperatura esterna °C
ambiente freddo
ambiente temperato 0,5 - 1,5 °C/m
ambiente caldo
Introdurre i valori nei campi segnati
con asterisco
un tecnico completerà il calcolo
Progetto: Marcegaglia SpA- Gazoldo (MN)
Calcolo estivo
Larghezza
45
m
Lunghezza
336
m
15120
m2
12,5
m
189000
m3
Gradiente termico
1
°C/
m
Altezza di salita dell'aria
13
m
Differenza di temperatura
13
°C
Temperatura esterna °C
30
°C
Superficie d'ingresso dell'aria
700
m2
Le superfici, sia per l'aria in
ingresso
che per l'aria in uscita, sono corrette
Superficie d'uscita dell'aria
353
m2
dal Coefficiente di forma.
Coefficiente di forma ingresso
0,65
ad
specificare il tipo d'apertura e
l'angolo
d'apertura del battente
Coefficiente di forma uscita
0,25
ad
Velocità dell'aria in uscita
2,32
m/s
Volume orario di ventilazione
737535
m3/h
Velocità dell'aria in ingresso
0,45
m/s
Capacità di ventilazione
3436
kW
Ricambi d'aria ora
3,90
ad
Superficie dell'ambiente
Altezza media
Volume dell'ambiente
Gradiente termico
ambiente freddo
ambiente temperato 0,5 - 1,5 °C/m
ambiente caldo
Introdurre i valori nei campi segnati
con asterisco
un tecnico completerà il calcolo
Estrattore naturale da copertura Bovema UNILAB, da 20-30 m di lunghezza, ottenuto con l’unione di elementi modulari
Vista dall’interno
Alloggiamento per UNILAB al centro della copertura a due falde
Elementi modulari UNILAB durante il montaggio